شبکه هوشمند

در این مقاله، هدف آن است که ماهیت تکنولوژیکی شبکه هوشمند برق رسانی واکاوی و علل کاربست آن تبیین شود. بدین منظور، ابتدا شبکه سنتی و هوشمند برق رسانی و تفاوت های آن دو به اختصار شرح داده می شود. سپس، برای درک تحولات تاریخی تکنولوژی و به دست آوردن مبنایی برای تحلیل تحول شبکه برق از سنتی به هوشمند، برخی از مهم ترین نظریات مطرح شده درباره تغییر و تحول تکنولوژیکی به اختصار مرور می شوند. هدف از بررسی این نظریات به دست آوردن چارچوبی برای تبیین ماهیت تکنولوژیکی شبکه هوشمند برق رسانی است تا بتوان ضرورتِ گذار از شبکه سنتی به شبکه هوشمند برق رسانی را توضیح داد. با آگاهی از این ماهیت و بررسی نظریات مرتبط با تحولات تکنولوژیکی، درنهایت نتیجه گیری می شود که مفهوم بیرون زدگی وارونه در توضیحِ گذار تکنولوژیکی شبکه برق رسانی از سنتی به هوشمند توانایی بالایی دارد. درواقع، شبکه هوشمند برق رسانی پاسخی تکنولوژیکی به فقدان زیرساخت های فنی برای کاربرد گسترده و انبوه تکنولوژی های جدید مانند تولید برق از انرژی های تجدیدپذیر و خودروهای برقی است. همچنین، در ادامه ایجاد و توسعه شبکه هوشمند برق رسانی از دیدگاه اقتصاد سیاسی و زمینه سازی برای ایجاد فضاهای جدید به منظور انباشت سرمایه تشریح می شود.

افزایش روزافزون تقاضا برای انرژی، آلودگی ناشی از مصرف انرژی فسیلی و گرمایش زمین عمده ترین عواملی هستند که مدیریت بهینه انرژی را ضروری ساخته اند. به مدد پیشرفت فناوری اطلاعات، پارادایم جدیدی به نام اینترنت انرژی پدید آمده که ابزارهای لازم برای مدیریت بهینه انرژی را فراهم کرده است. اینترنت انرژی با ظهور اینترنت اشیا گسترش چشمگیری داشته است، به طوری که اینترنت انرژی با تلفیق ویژگی های شبکه های هوشمند و اینترنت اشیا در جهت مدیریت انرژی حرکت می کند. مطالعه حاضر، پژوهشی کاربردی است که با هدف ارائه مدل اینترنت انرژی برای مدیریت بهینه انرژی صورت گرفته است. برای دستیابی به اهداف پژوهش، نخست با توجه به مطالعات پیشین و مصاحبه با خبرگان، مجموعه ای از شاخص های کاربردی مفهوم اینترنت انرژی شناسایی شد، الگوی روابط علّی این شاخص ها با تکنیک «دیمتل» فازی مشخص گردید، و سپس، این عوامل با استفاده از تکنیک مدل سازی ساختاری-تفسیری، تجزیه و تحلیل و سرانجام، ارتباط و توالی شاخص ها به دست آمد. از میان شاخص ها، وجود سرورهای اینترنتی قدرتمند در کشور، تجهیز لوازم مصرفی به اینترنت، و نظارت برخط بر میزان مصرف انرژی هر فرد در سطح نخست مدل پژوهش قرار گرفته و پایه ای ترین شاخص ها جهت پیاده سازی مفهوم اینترنت انرژی هستند. وجود کلیه این شاخص ها در نهایت، منوط به وجود منابع مالی لازم برای استفاده از اینترنت انرژی و عزم و اراده لازم برای به کارگیری اینترنت انرژی در سطح کلان هستند. بینشی که این مدل به مدیریت کلان انرژی در کشور ارائه می دهد، می تواند به آن ها در برنامه ریزی راهبردی انرژی جهت تولید، تبدیل، انتقال، توزیع و مصرف انرژی کمک کند.

تحقیقات و تجارب گوناگون در زمینه بازارهای انرژی الکتریکی نشان می دهد، شرکت فعال سمت تقاضا در بازار برق، باعث رقابتی تر شدن و افزایش بازده این بازارها و در نهایت بهبود عملکرد آنها می شود. همچنین مشارکت در برنامه های پاسخگویی بار منجر به کاهش قیمت برق، رفع تراکم خطوط انتقال، افزایش امنیت شبکه و بهبود نقدینگی بازار می شود. بر این اساس و به منظور بهره گیری هر چه بیشتر از این برنامه ها، ابتدا می بایست مدلی اقتصادی از این برنامه ها ارائه داد سپس با استفاده از آن، برنامه ریزی های لازم برای بکارگیری هر چه بیشتر این برنامه ها انجام شود و انگیزه مشترکین برای مشارکت در آنها افزایش یابد. در تحقیق حاضر شبیه سازی یک مدل اقتصادی پاسخگویی بار بر اساس کشش قیمتی تقاضا و تابع مطلوبیت مشترکین انجام گرفته است. از آنجا که تقاضای مشترکین به علائم تصمیم گیری متفاوتی، از قبیل قیمت برق، سطح مشارکت مشترکین، ارزش مشوق ها و جریمه های تعیین شده در برنامه های پاسخگویی بار بستگی دارد تلاش شده است که در یک مدل پیشنهادی اقتصادی  این علائم شبیه سازی شود. مدل پیشنهادی با استفاده از داده های مربوط به شهر تهران مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج حاصل از شبیه سازی در سناریوهای مختلف ارائه گردیده است. نتایج نشان می دهد برنامه های زمان محور به کشش حساس نیستند و در هر حال تغییر کشش عامل تعیین کننده در انتخاب سیاست بهینه برای تصمیم گیرندگان بازار نیست و صرفا با تغییر کشش، می توان شاخص های فنی و اقتصادی را بهبود بخشید. ولی برنامه های تشویق محور و ترکیبی به کشش حساس هستند و تغییر کشش علاوه بر بهبود شاخص های فنی و اقتصادی، عامل تعیین کننده در انتخاب سیاست بهینه برای تصمیم گیرندگان بازار است.

در دو دهه اخیر با توجه به روند رو به رشد مصرف انرژی الکتریکی و محدودیت منابع دولتی، موضوع خصوصی سازی و تجدید ساختار صنعت برق مورد توجه قرار گرفته است. فرسودگی تجهیزات شبکه های موجود از یک سو و ظهور فناوریهای نوین از سوی دیگر، صنعت برق را با چالشهای جدیدی رو به رو کرده است در نگاه کلی، شبکه راهکاری برای حل جالشهای شبکه کنونی شامل چالشهای قابلیت اطمینان، شبکه هوشمند با پایش وضعیت المانها، تعمیر و نگداری مبتنی بر وضعیت و ارائه راهکارهایی نوین تعداد و مدت زمان خاموشیها را کاهش می دهد. از منظر محیط زیست، شبکه هوشمند به دنبال حل موانع موجود در مسیر استفاده گسترده از منابع تولید پاک و تجدید پذیر است. از نظر اقتصادی و بهر هوری انرژی، شبکه هوشمند با ایجاد قابلیت پایش بی درنگ مصرف و مدلسازی دقیق تر منابع تولید، موجب بهره برداری اقتصادی تر از شبکه می شود. بنا بر اهمیت هوشمند سازی شبکه و همچنین، توجه بسیاری از مراکز تحقبقاتی و صنعتی به این زمینه، در این مقاله به شبکه هوشمند به عنوان نظامی نوین برای حل این چالشها پرداخته شده است . منابع تولید پراکنده، خودروهای الکتریکی هیبرید و منابع سمت تقاضا از جمله مهم ترین فناوریها و مفاهیمی هستند که در قالب شبکه توزیع هوشمند در این مقاله مورد توجه قرار گرفته است. در انتها، به نقش سیستم های خابراتی در هوشمند سازی شبکه و چالش امنیت اطلاعات پرداخته شده است.